1、摘要本文設計的是一種基于AT89C51單片機的遠程電話控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以AT89C51為核心、利用現(xiàn)有的個人通信終端,實現(xiàn)基于PLMN陸基移動通信網）和PSTN公用電話交換網）的電話遠程控制系統(tǒng)。電話遠程控制系統(tǒng)（ITRCS）,以CCITT（國際電報電話咨詢委員會）及我國標準共同規(guī)定的部分標準程控交換信令（DTMF雙音多頻信號,振鈴信號,回鈴音信號等）作為系統(tǒng)控制命令,以PLMN與PSTN通信網作為傳輸介質,使用者可以在遠端利用固定電話或移動電話發(fā)送DTMF雙音多頻信號，實現(xiàn)對近端電器設備的實時遠程控制。該電話遠程控制系統(tǒng)不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，從而可避免電磁污染；且通過嵌

2、入式的智能語音提示，突出的語音提示功能和密碼控制系統(tǒng)，可使操作者根據(jù)各種提示音及時了解受控對象的有關信息。還可通過發(fā)出語音命令用電話遠程控制多個受控對象，用戶可以查詢其狀態(tài)，提供密碼處理功能，只有輸入正確的密碼才能控制家電，從而提高了安全性。該系統(tǒng)設計實用，功能靈活多樣，可靠性高，操作方便，可以廣泛地應用于家庭或者其它場所的智能控制。關鍵詞AT89C51遠程電話控制；DTMF智能家電TheTelephoneRemoteControlSystemforHouseholdElectronicApplianeeBaseonTheMicrocontrollerAbstractThearticledes

3、ignedtheremotetelephonecontrolsystemwhichbasedonmicrocontrollerAT89C51.BasingonthePLMNandPSTN,thesystemwhichusesthecorecontrollerSingle-chipmicrocomputerAT89C51realizesIong-distaneecontrolhouseholdappliances.Thetelephonecontrolsystem(ITRCS)whichusesthetelephonenetconvertandvoiceinformationreceivesDT

4、MFcodefromthetelephonenet,andinterpretthecode,thecorecontrollercontrolsthestateofhouseholdappliancesrespondedtotheinterpretation.Longdistaneecontroloftelephonedoesnotrequirespecialwiresdistributionanddoesnottakeupwirelessfrequencyresources.Electromagneticpollutioncanthusbeavoided.Thedesigningofasyst

5、emoflongdistaneecontrolbasedonsoundprocessingtechnologyandDTMFdecodingtechnologyispresentedinthispaper.Byusingsoundcommandsofsoundrecognitiontechnology,thissystemrealizesitscontrolofhouseholdelectricalappliancesthroughtelephonenetworksandsorealizestheintelligentlycontroloftheminresidenee.Theembedded

6、andintelligentsoundindication,itsoutstandingsoundfunctionofpromptanditscodecontrolsystemenabletheoperatorstotimelyobtaintherelativeinformationofthecontrolledobjectsthroughindicatedsounds.Thesystemcanusetelephonetocontrolmanyhouseholdelectricalappliancesinlongdistaneethroughutteringsoundcommandsandpr

7、ovidesthecodesafeguardfunction.Onlythroughinputtingthecorrectpasswordtocontrolthem,theuserscancontroltheconditionofhouseholdelectricalequipment,Sothesystemsecuritycanbeimproved.Thissystemispractical,andthefunctionisflexible,andtheoperationisconvenientwithhighreliability,whichcanbeusedextensiveinvari

8、ouskindsofcontrolequipmenttohomeandothersfield.KeywordsAT89C51Telephoneremotecontrol；DTMFHouseholdappliances摘要IIIAbstract第1章緒論11.1本課題研究的背景11.2遠程控制的內容2第2章系統(tǒng)設計可行性分析42.1總體設計分析42.1.1系統(tǒng)總體設計分析52.1.2單片機簡介52.2硬件模塊62.2.1模擬摘機電路72.2.2振鈴檢測電路72.2.3控制部分電路72.2.4雙音解碼電路72.2.5語音提示電路82.3軟件模塊82.3.1信號音檢測92.3.2密碼檢測9233信號

9、分析處理92.4 本章小結9第3章硬件單元電路設計103.1振鈴檢測電路103.2模擬摘掛機電路113.3雙音頻解碼電路123.4信號音提示電路153.5電器控制電路173.6本章小結18第4章軟件設計194.1單片機初始化194.2振鈴計數(shù)模塊204.3語音提示模塊214.4 密碼檢測模塊234.5密碼修改模塊244.6控制電器模塊254.7本章小結27第5章系統(tǒng)應用285.1系統(tǒng)的應用前景285.2系統(tǒng)使用說明285.3系統(tǒng)功能擴展29結論31致謝32參考文獻33附錄A34附錄B34附錄C34附錄D34第1章緒論1.1本課題研究的背景二一世紀是信息時代，各種電信新技術推動了人類文明的進步。

10、自從1876年，AlexanderGrahamBell（貝爾）發(fā)明電話以來，世界各國的電話網絡發(fā)展非常迅速。進十年來，中國的固定電話業(yè)務呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長。1997年8月局用電話交換機總容量突破1億門，網絡規(guī)模躍居世界第二位，2004年7月固定電話用戶總數(shù)突破2億戶。隨著通訊產業(yè)的發(fā)展，電話機已經走進了千家萬戶；隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，利用電話機進行遠程控制的技術也日益用于生活中?，F(xiàn)代電話網絡是由交換機和電話傳輸線共同組成，它的性能已經有了很大的進展，而且可靠性非常高。遙控技術是通過一定的手段對被控物體實施一定距離的控制，常用的方式有無線電遙控、有線遙控、紅外線和超聲波遙控等。無線電遙控

11、既是利用無線電信號對被控物體實施遠距離控制。無線電遙控不可避免的須占用一定的無線電頻率資源，造成電磁污染；常規(guī)的有線遙控需進行專門的布線，增加了投入；而紅外線、超聲波遙控則受距離所限?，F(xiàn)有的遙控方式中，還有載波通信控制手段和基于無線尋呼的遙控方式。載波方式即通過電力線傳遞信息，該方式只能局限于同一變電所、同一變壓器所轄范圍內。因此也存在距離問題，應用范圍有限。基于無線尋呼的遙控方式利用了現(xiàn)有的尋呼頻率資源，不需占用額外的頻譜。而且，隨著尋呼網的全國聯(lián)網，其遙控的距離基本不受限制。但該方式的受控方動作滯后于控制方的操作，不具備實時性，而且不具備很高的可靠性。本文介紹了一種電話遠程控制技術。該系統(tǒng)

12、用于具有單片機控制的家用電器的電話遙控，用戶可通過任意一部雙音多頻電話（包括手機，電話分機）對自己家庭安裝的各種電器（如空調，微波爐，熱水器等）進行開機，停機等操作。其控制示意圖如圖11所示。圖11控制示意圖作品為突出電話遙控的信息反饋功能，并使產品達到非常高性價比。故未對電話裝置的其他功能進行進一步的擴展，而且所有使用的集成電路和其它元器件都盡量選擇高性價比的。在該作品的基礎上進行了功能擴展是很方便的。譬如：使用語音芯片作為信號音反饋，提高本作品的實用性（此次為了保證整體電路的經濟性，所以并未使用昂貴的語音芯片）。加上留言電路，主人不在家時客人留言。利用遙控方式可使主人很方便地在異地提取留言

13、信息；在各路終端上接上傳感器即可實現(xiàn)對環(huán)境聲響的監(jiān)聽；接上自動撥碼電路可定時將預定信息轉至主人傳呼機或特定電話，從而達到定時提醒主人的目的。本作品還可以應用于工廠企業(yè)的自動化控制等領域。1.1遠程控制的內容4月17日舉行的2008中國國際家電展上，海爾集團展出了自主研發(fā)的U-home智能家電系統(tǒng)，包含家庭智能網關、網絡空調、網絡洗衣機、網絡熱水器等。下班回家的路上，用手機給家中的電熱水器發(fā)個短信，到家后就能洗上熱水澡；給空調發(fā)個短信，設定溫度，到家就能享受舒適的室溫；給洗衣機發(fā)個指令，它就自動將衣物洗滌干凈，到家后就能直接晾曬這些過去只在幻想中出現(xiàn)的場景，如今已經變成現(xiàn)實。然而當今大多數(shù)家庭仍

14、然使用的是傳統(tǒng)家用電器，本文主要設計一種可以遠程控制傳統(tǒng)家電的電話控制系統(tǒng)。家庭智能控制系統(tǒng)的主要功能集中在家庭安全報警、電話遠程控制、紅外集中遙控、自動抄表控制等方面。組網方式分為兩大類：有線組網和無線組網。有線組網主要是利用家中的電話線、單獨布置通信控制線路或電力線載波通信進行組網；無線組網的主要技術有家庭射頻技術（HomeRF）藍牙技術（Bluetooth）及家庭電話線網絡聯(lián)盟技術（HomePAN等。電話遙控作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，由于電話線路各地聯(lián)網，可以充分利用現(xiàn)有的電話網，因此遙控距離

15、可跨省市，甚至跨越國家。電話屬半雙工通信手段。因此，這可以大大體現(xiàn)出利用電話進行遙控的更大優(yōu)越性。操作者可以通過各種提示音即時了解受控對象的有關信息，從而進行進一步的操作。電話遙控這一課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實驗室階段，因而距離實際應用，尤其是對于日常生活尚有一定的差距，并不能完全體現(xiàn)出電話遙控方式的半雙工通信特點。本作品正是針對這一點進行了較大改進，采取單片機智能控制，利用不同的提示音達到對于不同操作的提示及對受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時了解受控方信息，使產品達到交互式與智能化。本作品的各種電器接口、各項標準都嚴格遵循國家有關標準，為以后的產品化提供了良好的基礎。電

16、話遠程控制系統(tǒng)接收遠端發(fā)送來的DTMF信號,并對其進行解碼,解碼后的信號再由中央處理單元采集處理，為了方便用戶使用，系統(tǒng)設計了語音提示界面，電話遠程控制系統(tǒng)一般工作在無人值守環(huán)境，所以應具有自動摘掛機功能、復位功能；為了符合智能化要求,系統(tǒng)采用AT89C51作為中央處理器。同時,電話遠程控制系統(tǒng)正常工作還需電源供電電路、驅動電路等輔助電路。由此可以看出，系統(tǒng)主要由流鈴檢測電路、自動摘掛機電路、由DTMF雙音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理單元AT89C51電器控制驅動電路等組成。第1章系統(tǒng)設計可行性分析1.1總體設計分析電話智能遙控器由單片機構成主控部分，進行主要的信息處理，接收外部操作指令

17、形成各種控制信號，并完成對于各種信息的記錄；接口電路提供單片機與電話外線的接口。其中包括鈴流檢測、摘掛機控制、忙音檢測、雙音頻DTMF識別，及語音提示電路。系統(tǒng)原理框圖如圖2-1所示。71E諧皆錄放電聲中A控H堀鈴檢藹電為F*1一DTMF解曇電醛圖2-1系統(tǒng)組成框圖語音提示電路是該作品重要組成部分。為了降低本裝置的造價，作品的提示音使用程序產生。語音提示電路受單片機的控制產生相應的提示音提示，并通過反饋電路反饋至電話外線。從而使操作者對電器的操作達到交互式，并能即時了解有關的信息；顯示電路用于狀態(tài)設置時的顯示；控制部分即受控的終端，如前所述，可通過接駁不同的終端并對電話進行必要的改動從而達到功

18、能的擴展。這一點，可使產品達到系列化。本系統(tǒng)的每一個接口電路（振鈴檢測、模擬摘掛機、語音反饋、電器開展、雙音頻解碼等）具有很強的實用性。本系統(tǒng)使用最簡單的電路、最可靠的電路芯片實現(xiàn)了完善的功能。本系統(tǒng)還有許多可以添加的功能，具有很強的市場前景。本裝置并聯(lián)于電話機的兩端，不會影響到電話機的正常使用。用戶通過異地的電話機撥通本裝置所連接外線的電話號碼，通過市局交換機向電話機發(fā)出振鈴信號，振鈴檢測電路將檢測到的振鈴信號送至系統(tǒng)的中央控制單元，如果本裝置檢測到振鈴五次，即五次響鈴后無人接，自動摘機，進入密碼檢測，輸入正確后選擇被控制電器，然后輸入開或關進行遙控電器，完成后返回，這是自動方式；第二種是手

19、動方式。即當中央控制單元接收到振鈴信號后，便發(fā)出摘機信號，通過模擬摘掛機電路實現(xiàn)模擬摘機。同時，中央控制單元發(fā)出控制信號使語音錄放電路啟動，發(fā)出事先錄制好的語音提示。用戶聽到語音提示后便會按鍵進行操作，用戶按鍵產生的信號經雙音多頻DTMF（DualToneMulti-Frequency）解碼電路解碼后，送入中央控制單元。中央控制單元將根據(jù)DTMF解碼的結果通過驅動電路進行相應的動作（接通分機或開關家電）。1.1.1系統(tǒng)總體設計分析根據(jù)電話遠程智能遙控系統(tǒng)的具體設計要求：1、通過電話網對異地的電器實現(xiàn)控制（開/關）；2、控制器可以實現(xiàn)自動模擬摘掛機；3、控制器設置密碼校驗；設計的此系統(tǒng)必須具有以

20、下單元功能模塊:1、鈴音檢測、計數(shù);2、自動摘掛機；3、密碼校驗；4、在線修改密碼5、雙音頻信號解碼；6、輸入信息分析；7、控制電器開關；8電器狀態(tài)查詢；9、忙音檢測；根據(jù)電話機和交換機發(fā)出的不同信號音以及電話線各種狀態(tài)的不同要求，結合實際情況對具體的單元功能模塊作出軟件或硬件上的不同分工，具體如下：1、理論上交換機所發(fā)出的各種信號音都可以通過軟件編程而識別，即通過單片機發(fā)出的脈沖信號來檢測信號音單位時間內的脈沖個數(shù)計算出其頻率，從而完成信號音識別。但是從系統(tǒng)的可靠性和程序的結構設計上分析，選擇了硬件來解決振鈴音檢測、忙音檢測、雙音頻信號解碼等功能模塊。2、自動摘掛機和電器的控制必須使用具體硬

21、件電路來實現(xiàn)。3、振鈴音計數(shù)、忙音計數(shù)、密碼校驗、在線修改密碼、輸入信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程方式要比硬件電路簡單的多，實現(xiàn)也很容易。綜上所述，本設計的信號音檢測、自動摘掛機、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實現(xiàn)。而信號音計數(shù)、密碼校驗、在線修改密碼、信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程完成。1.1.2單片機簡介本系統(tǒng)用的核心控制單片機芯片的型號是AT89C51它是由Atmel公司生產的能與MCS-5係列兼容的單片機，其引腳如圖2-2所示。C51單片機引腳功能介紹：單片機的40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。1、電源：(1) VCC-芯片

22、電源，接+5V;(2) VSS-接地端；2、時鐘：XTAL1XTAL2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。3、控制線：控制線共有4根：(1) ALE/PROG地址鎖存允許/片內EPRO編程脈沖； .ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地； .PROGS能：片內有EPROI的芯片，在EPROMS程期間，此引腳輸入編程脈沖。(2) PSEN外ROM讀選通信號；(3) RST/VPD復位/備用電源； .RST(Reset)功能：復位信號輸入端； .VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。(4) EA/Vpp：內外ROM選擇/片內EPRO編程電源；.EA功能：內外ROM選擇端;.Vpp功能：片內有E

23、PRO的芯片，在EPROMS程期間，施加編程電源Vppo4、按I/O線：AT89C51共有4個8位并行I/O端口：PO、P1、P2、P3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。1.1硬件模塊本作品使用了大量的硬件電路完成部分功能模塊，其目的就是充分利用硬件電路的可靠性、穩(wěn)定性，使整體電路達到比較高的穩(wěn)定性，采用硬件電路實現(xiàn)部分功能，而且使用了大量的抗干擾元器件，例如：光耦合器，去耦電容等，提高系統(tǒng)的看干擾能力，從而是整個系統(tǒng)的性能更可靠。1.1.1模擬摘機電路因為程控電話交換機對電話摘機的響應是電話線回路電流突然變大為約30mA的電流，交換機檢測到

24、回路電流變大就認為電話機已經摘機。當用戶摘機時，電話機通過叉簧接上約200Q的負載，使整個電話線回路流過約30mA的電流。交換機檢測到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷?，完成接續(xù)。自動摘掛機電路可以通過單片機控制一個繼電器的開關，繼電器的控制端連接一個大約200Q的電阻接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機。1.1.2振鈴檢測電路當用戶被呼叫時，電話交換機發(fā)來鈴流信號。振鈴為25±3伏的正弦波，諧鈴失真不大于10%電壓有效值90±15V。振鈴以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。根據(jù)振鈴信號電壓比較高的特點，可以先使用高壓穩(wěn)壓二極管進行降壓，然后輸入至光電耦合器。經

25、過光電耦合器的隔離轉換，從光電耦合器輸出的波形是時通時斷的正弦波，經過RC回路進行濾波輸出很標準的方波。方波信號就可以直接輸出至單片機的中斷計數(shù)器輸入口，完成整個振鈴音檢測和計數(shù)的過程。1.1.3控制部分電路本單元電路主要是由反向電路、D觸發(fā)器和繼電器等控制電路組成，電路不是很復雜，只是通過單片機控制多路繼電器的開關即可，常用的電路已經很成熟可以直接應用。1.1.4雙音解碼電路此部分是整個系統(tǒng)的關鍵，它的工作情況直接決定了系統(tǒng)的可靠性。經過翻閱大量的文獻資料，發(fā)現(xiàn)使用電話專用的雙音頻編解碼芯片進行輸入雙音頻信號的解碼，是比較常用的一種方法。使用集成電路不但外圍電路簡單，而且可靠性強。經過專用集

26、成電路的解碼，信號轉換成為不同的碼制信號，可以直接被單片機讀取。一般常用的電話雙音頻編解碼集成電路有MT8870MT8880MT8888等，經過反復論證比較，決定采用雙音頻解碼集成片MT8870來完成此功能模塊。有關MT8870的詳細介紹請參閱本報告的后面附錄C部分。遠程用戶通過電話按鍵發(fā)送的DTMF信號，經耦合電容的隔直、濾波后，由MT8870接收并進行硬件譯碼，輸出的四位二進制數(shù)據(jù)直接與AT89C51單片機的P1.0P1.3口連接，MT8870接收到有效的DTMF言號并解出正確的BCD數(shù)據(jù)時，會使CID端置高電平，通知CPU取走數(shù)據(jù)。CPU從P1口讀入數(shù)據(jù)，去掉高四位后將數(shù)據(jù)保存于內部R7

27、寄存器單元，并對讀入的數(shù)值進行判斷，從而得到遠程控制者的輸入命令。1.1.5語音提示電路電話遠程控制系統(tǒng)利用語音提示電路實現(xiàn)用戶和系統(tǒng)的交流。語音提示電路預先存儲若干段系統(tǒng)提示音，AT89C51中央處理單元電路判斷用戶發(fā)送的DTMF言號后，對語音提示電路進行尋址，播放相應的提示音，從而向用戶反饋信息提示下一步該如何操作。本系統(tǒng)語音存儲采用了美國ISD公司的ISD2590芯片，該芯片具有抗斷電、音質好，使用方便等優(yōu)點。有10個地址輸入端，尋址能力可達1024位；最多能分600段；設有OVF（溢出）端，便于多個器件級聯(lián)。ISD2590芯片如圖2-3所示。當有電話呼入并且電話遠程控制器拾機后，操作人

28、員便會在語音提示電路的提示下輸入密碼，選擇通道，設定各種數(shù)值，執(zhí)行開機、掛機等操作，語音電路采用語音錄放芯片ISD2590。內含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存儲陣列。芯片設計是基于所有操作必須由微控制器控制，操作指令可通過串行通信接口（SPI或Microwire）送入，芯片采用多電平直接模擬量存儲技術，每個采樣值直接存貯在片內閃存中，因此能夠非常真實，自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調及效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。采樣頻率可為4.0,5.3，6.4，8.0KHZ,頻率越低，錄放時間越長，而音質則有所下降，可以在斷電情

29、況下保存100年（典型值），反復錄音10萬次，將需要提示的語音信息按段錄入到芯片后，在CPU的控制下將錄入的信息順序由音頻輸出端輸出，然后經音頻功率放大器放大后輸送到電話線路上。1.1軟件模塊經過比較，決定使用AT89C51作為控制的單片機芯片，具體有關AT89C51的介紹不在這里累述，其詳細資料請參閱本報告的2.1.2部分。系統(tǒng)軟件主要功能如下：1、系統(tǒng)身份認證：功能為了保證只有合法用戶才能操作系統(tǒng)，電話遠程控制系統(tǒng)上線以后，用戶必須輸入密碼，待系統(tǒng)確認后才具有對系統(tǒng)的操作權限。2、用戶信令解釋功能：對收到的用戶信號，系統(tǒng)按照軟件設定加以解釋，并決定對語音提示電路尋址，播放相應的系統(tǒng)提示音，

30、實現(xiàn)用戶和電話遠程控制系統(tǒng)間的交互操作，或者對外部受控設備發(fā)出相應的驅動信號。3、軟件定時功能：系統(tǒng)軟件設定系統(tǒng)自動復位的軟件定時器，定時器的設置值規(guī)定了系統(tǒng)一次上線工作的最大時間。若一次工作超時，系統(tǒng)自動離線，進入待機狀態(tài)。1.1.1信號音檢測本單元可以使用AT89C51的兩個計數(shù)器的外部中斷方式來實現(xiàn)對不同信號音的計數(shù)。1.1.2密碼檢測本單元可以在系統(tǒng)初始化的時候，在單片機內部的存儲器的內部開辟一塊空間放置密碼。當用戶輸入密碼的時候，單片機把輸入的密碼寫入另外的一塊空間，然后利用減法運算比較兩者是否相等，這樣就可以實現(xiàn)密碼檢測的功能。1.1.3信號分析處理本單元可以利用查表方式，也可以用

31、簡單的語句，稍微長一點的語句實現(xiàn)，例如CASE語句等。1.2本章小結本章主要是對系統(tǒng)的總體可行性設計進行了分析和核心控制芯片單片機AT89C51進行了簡要的介紹。系統(tǒng)的總體可行性設計包括：硬件電路和軟件模塊，硬件電路的分析主要是振鈴檢測電路、模擬摘機電路、雙音解碼電路、語音提示電路、控制部分電路等部分的分析；軟件模塊的分析包括：初始化、信號音（流鈴）計數(shù)、密碼檢測、信號分析處理。經過翻閱大量的技術資料，對具體要求實現(xiàn)的功能進行完整的系統(tǒng)分析，本設計電話遙控系統(tǒng)設計基本符合實際情況，可以完成設計任務所要求實現(xiàn)的基本功能。后續(xù)基于單片機的家用電器電話遠程控制系統(tǒng)（2）第1章硬件單元電路設計1.1振

32、鈴檢測電路在電話線路未來鈴流前，電話線路由電話交換機提供大約48V的直流電壓。當用戶被呼叫時，電話交換機發(fā)來鈴流信號。振鈴信號為25±3伏的正弦波，諧鈴失真不大于10%電壓有效值90±15V。振鈴以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。在本電路檢測鈴流信號時，以五次鈴響為準，即五次振鈴后無人摘機，便由單片機控制自動模擬摘機，振鈴檢測電路設計如圖3-1所示。原理說明：電話振鈴信號通過電容C1隔直、D1穩(wěn)壓二極管、R1限流電阻輸入至光電耦合器4N25的輸入端1口，C1、D1和R1共同組成振鈴信號變換電路，它們使輸入電壓和電流不會太大，對后面的光電耦合器起保護作用。光電耦合器4N25起的

33、是隔離作用，光電耦合器是一種電信號的耦合器件，它一般是將發(fā)光二極管和光敏三極管的光路耦合在一起，輸入和輸出之間不可共地，輸入電信號加于發(fā)光二極管上，輸出信號由光敏三極管取出。光電耦合器以光電轉換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側）與信息接收并輸出端（二次側）是絕緣的，從而對電位差干擾有很強的抑制，而且具有很強的抑制電磁干擾能力、速度高、價格低、接口簡單的特點。振鈴信號通過光耦4N25的4腳輸出振鈴正弦波，R2和C2共同組成濾波電路，信號到了開關三極管T1的基極就變成了方波。經過一個施密特反向器（可用74LS04代替）的整形輸出到單片機AT89C51的T0/P3.4口，中斷方式采用外部中斷

34、，計數(shù)5Cl次產生T0中斷，控制繼電器模擬摘機，完成振鈴音檢測。fUFl圖3-1振鈴檢測電路設計原器件選取:1、C1隔直電容，因為是過濾直流，濾出低頻信號，而且振鈴信號的電壓還比較高，因此選取10卩F耐壓100V的瓷片電容；2、D1為穩(wěn)壓二極管，選取36V的穩(wěn)壓二極管；3、R1是4N25的限流電阻，取33kQ;4、IC1選取光電耦合器4N255、R2和C2共同組成振鈴信號音濾波電路，根據(jù)電話振鈴的技術指標：頻率25Hz的正弦波，1秒通，4秒斷，t=RC可以推出0.02<t<4(S)。為了使振鈴信號音輸出很好的方波波形，如圖3-2所示，計算后選取R2=10kQ，C2=100卩F，t=

35、1s；圖3-2振鈴信號音輸出方波波形6、R3和D3共同組成振鈴指示燈，R3=10(n，D3為黃色5mn發(fā)光二極管；7、T1和R4組成模擬開關電路，T1選取9013,根據(jù)分壓原理和74LS04的低電平有效值，R4取2.9kQ；8反向器由74LS04中的二組反向器組成，起整流作用；1.1模擬摘掛機電路設計主要思路：根據(jù)國家有關標準規(guī)定：不論任何電話機，摘機狀態(tài)的直流電阻應<300Q，有“R”鍵的電子電話機的摘機狀態(tài)直流電阻應w350Q。在掛機狀態(tài)下，其漏電流w5卩A。當用戶摘機時，電話機通過叉簧接上約200Q的負載，使整個電話線回路流過約30mA的電流。交換機檢測到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并

36、將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷?，完成接續(xù)。根據(jù)有關技術指標，模擬摘掛機電路設計如圖33所示，模擬摘掛機電路主要由一個光電耦合器開關電路控制繼電器的開關，繼電器控制接入電話線兩端的200Q電阻。摘掛機信指令由單片機通過使TXD/P3.1口變?yōu)楦唠娖綄崿F(xiàn)。經過一個反向器驅動發(fā)光二極管D1指示摘機，同時改變光敏三極管T1的基極電壓，使T1處于導通狀態(tài)，從而開啟繼電器J1,J1使電阻R3接入電話線兩端。因為R3的電阻為200Q,使回路電流變大，控制電路向交換機發(fā)出模擬摘機的信號，交換機響應摘機信號，完成電話線路接通。整個電路完成自動模擬摘機過程。02號加珂直麗諭u圖33模擬摘掛機電路根據(jù)設計原理，原器件選

37、取如下：1、IC1是光控三極管，其中T1三極管是起對單片機控制信號的放大作用，D1是摘機指示燈，取5mm綠色發(fā)光二極管；2、R1是摘機指示燈限流保護電阻，取220Q;3、L1是變壓器感應變壓輸出；4、C1起對電話線電壓積累作用；5、R2是三極管限流電阻，取2kQ;6、D2二極管是起繼電器反向保護的作用，取4001;7、J1是繼電器控制開關，取JRC4001F（DC5V）8 R3是摘機電阻，取200Q;1.1雙音頻解碼電路原理簡介：雙音多頻DTM信號解碼電路采用MT8870芯片。MT8870的連線如圖3-4所示，它的IN+、IN-腳接收來自電話機的雙音多頻脈沖信號，該雙音多頻信號先經其內部的撥號

38、音濾波器，濾除撥號音信號，然后經前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號按高，低音頻信號分開，再經高低群濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，經過數(shù)字運算后，在其數(shù)據(jù)輸出端（1114腳）輸出相對應的8421碼。MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q4QH到AT89C51的P1口的P1.0P1.3，單片機經P1口識別4位代碼。MT8870芯片簡介和電話按鍵與相應譯碼（Q4Q1輸出見附錄G其中，A,B,C,D4個按鍵常被當作R/P，REDIALHOLDHANDSFRE等功能使用。注意，需要特別指出的是，對于“0”號碼，MT8870俞出的8421碼并非是“0000”，而是“1010”；另外，“*”，“#”字號碼，

39、MT8870俞出的8421碼分別為“1011”和“1100”。為了使單片機AT89C51獲取有效數(shù)據(jù)，MT8870的CID有效端經施密特反相器后接AT89C51的INT0引腳。當MT8870獲取有效雙音多頻信號后，CID電平由低變高，再反相為低，單片機檢測后，指示P1口接收有效二進制代碼。而無效的雙音頻信號（電話線路雜音、人們的語音信號等）是不會引起MT8870的CID端變化的。DTMF接收器的外圍電路如圖3.4所示。其中，接在電源處的電容對抗干擾有一定的作用。在實際應用中，存在這樣一個問題：MT8870的使能控制端不允許中斷時，將使MT8870勺CID端中斷關閉。其解決辦法是，將CID端接與

40、非門的一端輸入，與非門的另一輸入端接一不定電平端P。對CID的有效控制（即中斷開放）為，EN=1則P3.2/INT0中斷允許；EN=0時則P3.2/INT0中斷關閉。本單元元器件列表：1、R1、R2、C1和C2共同組成整流電路，其中R1、R2均取17KQ,C1、C2隔直電容，均取0.1卩F;2、R3R4R5是輸入平衡電阻，取100KQ,3、芯片外部晶振丫1選擇3.579MHz4、IC1是雙音頻解碼芯片，選取MT88705、C3選取0.1卩F;6、R6是輸出平衡電阻，選取470KQ;7、反向器選取74LS04的一組反向器；圖3-4DTMF解碼電路DTMF技術是一種利用聲音頻率的不同音調來傳送撥號

41、信號以取代直接撥號脈沖的方法。DTMF是由低頻組(697Hz941Hz)和高頻組(1209Hz1633Hz)兩組頻率信號疊加構成的。設v(t)為DTM信號，vi(t)和Vh(t)分別代表選自低頻組和高頻組的兩個信號，它們之間滿足關系v(t)=Vl(t)+Vh(t)=Asin讓+Bsin3ht。低頻組和高頻組中均僅有4個獨立的音調，這些音調的選擇是依據(jù)它們之間的諧波不相關，它們的互調制信號對主信令的影響最小。DTMF信號共有16(24)種組合，其中10種組合分別代表數(shù)字0到9,其余6種組合(#、*、A、B、C、D)用做特別的信令。CCITT和我國國家標準都規(guī)定了電話鍵盤按鍵與DTM信號的對應關系

42、，如表35所示。表3-5電話鍵盤按鍵與DTMF言號的對應關系電話鍵高頻組(Hz)盤按鍵1209133614771633697123A低頻組770456B(Hz)852789C941*0#DMT8870芯片介紹：實現(xiàn)DTMF軍碼的芯片是MT8870它是MITEL公司生產的,為CMO電路,DIP封裝。它具有DTM信號分離濾波和譯碼功能，可直接與MCS-51系列單片機接口。圖3-6為MT8870引腳分配圖。其引腳說明如下：IN+、IN-為運放的同、反相輸OSCI入,DTMF信號輸入端；FB為運放輸出端，通過外部接入的反饋電阻可調節(jié)其內部放大器增益；VREF為基準電壓輸出；IC為內部連接點,應接至VS

43、S端;OSCIOSCO振蕩器輸入、輸出可外接3.58MHZ晶振；EN為數(shù)據(jù)輸出控制端，當它為高電平時允許輸出數(shù)據(jù)Q1Q4數(shù)據(jù)輸出端；CID為延遲控制輸出端。CI/GTO為控制輸入端/時間監(jiān)測輸出端。ECO為初始控制輸出端；VDDVSS為正負電源。圖3-6MT8870引腳MT8870的輸出代碼(Q8Q4Q2Q1與電話鍵盤上按鍵的對應關系如表3-7所示:按鍵輸出代碼按輸出代碼按輸出代碼按輸出代碼Q8Q4Q2Q1鍵Q8Q4Q2Q1鍵Q8Q4Q2Q1鍵Q8Q4Q2Q1100015010191001A1101200106011001010B11103001170111X1011C111140100810

44、00#1100D00001.2信號音提示電路原理說明：為了方便本系統(tǒng)的使用，設計了信號音提示音電路如圖3-8,首先規(guī)定了信號音的規(guī)范以及其對應含義:1、響1聲，頻率為500Hz:請輸入密碼；2、響2聲，頻率為500Hz:請輸入需要控制的電器號;3、響3聲，頻率為500Hz:請輸入控制開/關；4、響1聲，頻率為1000Hz完成操作；5、響3聲，頻率為1000Hz密碼錯誤；語音提示芯片ISD2590的最高地址位PLAYL腳9），PLAYE腳10）置為高電平時，芯片即進入操作模式狀態(tài)。操作模式根據(jù)引腳A0A7的高低電平不同組合總共分為256種不同的模式，實現(xiàn)不同的功能。為盡量節(jié)省I/O口線，采用了M

45、1和M6相結合的方法實現(xiàn)對ISD2590操作，將所需的語音通過開始/暫停按鈕一段一段從話筒錄入芯片，只需記住各段的序號即可。ISD2590的信息檢索模式的使用方法：首先將芯片的錄放控制P/R端置高，地址位A0A7置高，現(xiàn)在芯片即處于信息檢索模式的信息讀取狀態(tài)。要播放第N段的語音，先給PD端一高電平脈沖，使地址指針復位為0。因為所有的序號都以存儲器起始處為基準，除第一段外，只需要CE端收到10us低脈沖，即可使地址指針按A0-A7尋址第N段的開始處，然后拉高SP+在CE端加一個低脈沖即可播放第N段的語音信息，直到此段后的EOM標志出現(xiàn)為止。由此可知準確檢索的關鍵在于正確檢測到每一段的EOM吉束標

46、志。因為在快進狀態(tài)下，EOM脈沖的寬度只有10us左右，對于速度不高的單片機不易檢測到，此時可用外部中斷來檢測EOM標志位。信號音從ISD2590的SP口輸出，先經過一組反向器進行整流、隔離，從反向器輸出的是頻率一定，時通時斷的方波，提示信號經過隔直電容C1輸入到音頻放大集成電路LM386N-1的輸入端。經過LM386N-1的放大，信號音經耦合電容C4至變壓器T1，它是音頻輸出專用的耦合變壓器，正好符合阻抗匹配的要求。（本電路重點在于耦合變壓器T1（參看模擬摘掛機電路）的選取。因為電話線中直流電壓比較高，而且還有各種信號音，這些都會影響到語音信號加載到電話線上，因此本裝置使用一個耦合變壓器作為

47、隔離器件。這個耦合變壓器的阻抗匹配問題是設計的難點，這種耦合變壓器分兩種，一種是輸入，一種是輸出，經過實驗表明輸入用的耦合變壓器反饋語音性能比較好，其體積大約是10mm<10mm<8mm）音頻放大集成電路LM386的連接比較簡單，本裝置的使用是LM386放大增益為50dB的連接方式。利用LM386低壓音頻功率放大器，LM386是為低壓用戶設計的功率放大器，內部增益為20倍，在1腳和8腳接電阻和電容時，可使增益增加到200倍，用途廣泛，使用方便，外接元件數(shù)目較少，本系統(tǒng)的音頻放大電路如圖3-9所示。50/70AO-CCD5/bhgInPLAHW?C'AUSSDDSSAPDE(

48、jMvrc*5VSPH-AUXH迂RSFCATAWQUTE圖3-8信號音提示音電路原器件選?。?反向器選取74LS04中的一組反向器；2、C1的是對音頻信號起隔直耦合的作用，所以取100卩F的電解電容，耐壓性能無特殊要求；3、IC1、R1、R2R3R4C2、C3和C4共同組成音頻放大電路，IC1選取LM386N-1, R1取1kQ,R2取1kQ,R3取20KQ,R4取10QK,C2取10卩F的電解電容，C3取10卩F的電解電容，C4取100卩F的電解電容；4、T1是音頻輸出專用變壓器（參看模擬摘掛機電路）；圖3-9音頻放大電路1.3電器控制電路原理說明：本單元電路主要是由反向電路、D觸發(fā)器和繼

49、電器等控制電路組成。電路圖如圖3-10所示。首先，單片機AT89C51從P0口的八位都用作輸出控制信號。這八位數(shù)據(jù)連接八個反向器進行整流隔離，然后連接D觸發(fā)器進行數(shù)據(jù)鎖存。每個D觸發(fā)器的輸出端都控制一路繼電器，而每一路繼電器也控制一路電器的開關。二極管指示燈串聯(lián)在開關三極管基極作為電器開關指示。這樣就可以完成單片機對多路電器的控制。設計采用控制帶有繼電器的電源插座來實現(xiàn)對家電的最終控制，諸如電飯煲、熱水器、空調之類的電器只需插上插頭，主控單片機即可通過控制插座中各繼電器來控制電器電源的通斷。該方式簡單且易于實現(xiàn)。圖3.7所示的為一路電器控制電路圖，在本裝置中一共有八路電器可以控制，其它電器控制

50、相同。元器件選取:1反向器選取兩片74LS04（每一片內有六個反向器）中的九個反向器；2、繼電器開關K1-8選取八個JRC-4100FDC5V繼電器；3、D觸發(fā)器IC1_8選取四片4013（每一片內有兩個D觸發(fā)器）；4、三極管T1_8選取八個9013；5、二極管D1_8起保護作用，選取八個4001;6、指示燈LCD1_8選取八個紅色5mn發(fā)光二極管；7、指示燈限流電阻R11_R18選取八個1kQ的電阻；&三極管的限流電阻R21_R28選取八個2kQ的電阻；1.4本章小結本章主要是對系統(tǒng)所涉及到的六部分硬件模塊進行了詳細的功能介紹、工作原理、設計實現(xiàn)方法、硬件品質選擇及參數(shù)要求等。硬件單

51、元電路設計包括的六部分是:振鈴檢測電路、模擬摘掛機電路、雙音頻解碼、信號音提示電路、音頻放大電路、電器控制電路。此外還給出了用Protel99SE設計的各部分電路結構圖。第2章軟件設計本系統(tǒng)的軟件設計主要分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測計數(shù)、控制摘掛機、雙音頻信號分析處理、語音提示、密碼處理、控制電器等部分組成。每個功能模塊對于整體設計都是非常重要的，單片機AT89C51!過軟件程序才能很好的對外部的信息進行采集、分析、決策和執(zhí)行。下面就整體設計以及每個單元功能模塊分別進行說明。整體流程圖如41圖所示：si詛輸入密碼以I按皓柬I逸擇珂3退川2協(xié)改簾碼次操作未宣成選擇接收卜令/j皿r<L密碼正羽J

52、n一蛙古搟暢?o羽t開.按Y圖41整體流程圖1.1單片機初始化單片機的存儲系統(tǒng)的分配利用在其工作過程中起非常大的作用，所以就必須對其進行必要的初始化。程序代碼：(1) 片內RAM初始化子程序IBCLRMOVA,R0MOVR1,ACLRAIBC1:MOVR1AINCR1DJNZR7,IBC1RET(2) 片外RAM初始化子程序EBCLR1MOVA,ADDPLMOVDPL,AMOVA,ADDPHMOVDPH,ACLRCEBC11MOVXDPTRAINCDPTRDJNZR7,EBC11RET(3) 片外RAM初始化子程序(雙字節(jié)單元)EBCLR2MOVA,ADDPLMOVDPL,AMOVA,ADDP

53、HMOVDPH,AMOVA,R7JZEBC21INCR6EBC21CLRAMOVXDPTRAINCDPTRDJNZR7,EBC21DJNZR6,EBC21RET1.2振鈴計數(shù)模塊本單元是通過計數(shù)器T0的外部中斷方式來計數(shù)的程序代碼：ORG0090HTTO:SETB7DHRETI1.1語音提示模塊本功能模塊主要是產生信號提示音，方便不同的使用者。根據(jù)普通人耳的反應頻率為20Hz至20KHz的范圍，而CCITT規(guī)定的電話話音信號的頻率范圍是300Hz至3400Hz所以在本功能單元的發(fā)聲頻率定為500Hz和1000Hz兩種。主要分為五種提示音：1、一聲低音，表示裝置已經摘機，請輸入密碼，其參數(shù)：頻率

54、f=500Hz，延時t=0.5秒/聲；2、兩聲低音，表示密碼已經通過，請選擇電器，其參數(shù)：頻率f=500Hz，延時t=0.5秒/聲；3、三聲低音，表示電器已經選定，請控制（開/關），其參數(shù)：頻率f=500Hz，延時t=0.5秒/聲；4、三聲高音，表示密碼輸入錯誤，其參數(shù)：頻率f=1000Hz，延時t=0.3秒/聲；5、一聲高音，表示控制已經完成，其參數(shù)：頻率f=1000Hz，延時t=0.3秒/聲；提示音發(fā)生是使用有限循環(huán)，反復使單片機的RXD口的電平反轉，從而形成方波信號。子程序代碼：ORG1100HRING10MOVR6,#20;請輸入密碼，RING11MOVR7，#20；500Hz,;發(fā)出提示音，1;延時0.5sRING12LCALLDL10CPLP3.0DJNZR7,RING12DJNZR6,RING11CLRP3.0RETORG1150HRING20MOV